Использование аргонодуговой сварки неплавящимся электродом при работе с цветными металлами и сплавами

При соединении деталей из цветных металлов, а также нержавеющей стали применяют либо аргонодуговую сварку, либо специальные электроды вместе с аппаратами для ручной дуговой. Реже – ацетиленовые посты, горелки с флюсами и присадками. Первый способ более предпочтителен: при меньших затратах получаются швы высокого качества.

Особенности сварки цветных металлов

Алюминий, медь, бронза, титан – материалы, значительно отличающиеся от стали и чугунов. При расплавлении жидкие сплавы способны поглотить множество вредных примесей, содержащихся в воздухе, что приводит к появлению дефектов – порам. Это значит, что зону сварки требуется надежно защищать. Углекислый газ, применяемый при полуавтоматической сварке черных металлов, не годится, поскольку алюминий при контакте с кислородом, содержащимся в смеси, будет образовывать пленку – оксид. Вредные процессы будут происходить также при работе с другими сплавами. Поэтому применение инертных газов – аргона или его заменителя гелия – обязательно. Такие смеси не вступают в реакцию с иными элементами (в отличие от активного углекислого газа), а только не дают проникнуть к сварочной ванне кислороду и посторонним примесям.

Преимущества аргонодуговой сварки цветных металлов

Кроме АДС, при работе с алюминием, медью и прочими сплавами можно использовать другие виды сварки: ручную дуговую и газовую. В первом случае понадобятся специальные электроды, во втором – ацетиленовый пост, горелка, присадочный материал и набор различных флюсов (паст), которые должны будут заменять инертный газ.

Минус использования алюминиевых и медных электродов – высокая их стоимость и необходимость правильного хранения при определенной температуре и влажности.

АДС – более универсальный вид сварки, позволяющий работать со всеми видами сталей, чугунов, цветных металлов при наличии оборудования с переключателем AC/DC.

При соблюдении технологии можно получить качественные и аккуратные швы.

Технология

Нормативные документы, принятые в России и ряде стран СНГ:

• ГОСТ 14771-76 – общие сведения о сварке в защитных газах;
• ГОСТ 14806-80, ГОСТ 27580-88 – АДС алюминия и его сплавов. Типы соединений, размеры элементов;
• ГОСТ 10157-79 – о составе аргоновых смесей;
• ГОСТ 23949-80 – о вольфрамовых электродах.

Принципы подготовки кромок к сварке аналогичны методам работы с черными металлами. Важным условием считается очистка алюминиевых поверхностей от прозрачной окисной пленки перед началом работ. Рекомендуется обезжиривать поверхности растворителями.

Основа технологии ручной АДС неплавящимся электродом заключается в расплавлении кромок вольфрамовым стержнем, присадочный материал подается вручную.

Маркировка вольфрамовых электродов по DIN EN 26848 (международный стандарт):

• зеленый – WP: практически чистый вольфрам (более 99%);
• серый – WC: присутствует примесь церия. Универсальные прутки для сварки любых металлов;
• красный – WT: добавлен диоксид тория. Также считаются универсальными;
• темно-синий – WY: в прутке есть диоксид иттрия. Для работы на постоянном токе прямой полярности. Используют при сварке титана, меди, сталей;
• белый – WZ: с оксидом циркония. Пруток для работы на переменном токе – с алюминиевыми сплавами;
• золотистый или светло-синий – WL: присутствует оксид лантана. Универсальные электроды. Такие стержни подтачивать требуется реже всего.

Электроды затачивают под острыми углами при сварке сталей, меди, титана. А при работе с алюминием особая заточка не требуется: при первом поджиге дуги на кончике образуется шарик, который будет затем воздействовать на сварочную ванну.

По ГОСТам вольфрамовые прутки нужно затачивать так, чтобы угол конуса был в диапазоне 27-30 градусов.

Необходимое оборудование и материалы. Подготовка вольфрамового электрода

Для работы понадобятся:

• сварочный аппарат – разные марки предназначены для проведения работ с разными материалами. Если аппарат на выходе выдает постоянный ток, то варить алюминий им не получится. Производители выпускают универсальное оборудование с переключателем AC/DC. С его помощью допускается сварка любых сплавов;
• баллон – для хранения и перевозки инертного газа аргона. Отличается серой окраской. Емкость от 5 до 40 литров;
• редуктор – требуется для понижения давления на выходе из баллона до рабочих значений;
• шланг и два хомута – для подсоединения баллона;
• вольфрамовые электроды – неплавящиеся стержни, необходимые для расплавления кромок. Бывают специализированные (например, для работы с алюминием) и универсальные (подходят для всех сплавов). Отличаются друг от друга диаметрами, которые подбирают в зависимости от силы тока. Маркируются разными цветами.

Присадка выбирается в зависимости от типа свариваемых материалов: алюминиевая проволока, прутки из нержавейки, латунные, медно-никелевые стержни. На кончиках указана марка, состав используемого сплава нужно определить по каталогу.

Важно: при выборе сварочного аппарата нужно учитывать, что для работы с медью и алюминием (особенно с толщинами более 5-7 мм) требуется мощное промышленное оборудование – около 350-500 А на выходе.

Это ограничивает универсальность АДС, поскольку такие устройства нуждаются в питании 380 вольт.

До начала работы необходимо приготовить вольфрамовый пруток. Следует понимать, что при неправильной заточке могут возникнуть проблемы:

• блуждающая дуга (хаотично перескакивает с одной кромки на другую) – проявляется при неравномерной заточке, наличии крупных рисок на поверхности;
• непровар шва – угол слишком тупой;
• электрод во время сварки быстро плавится – острый угол заточки.

Заточку производят на обычном точильном станке (круги с разной зернистостью) или с использованием болгарки.

Процесс сварки

Особенно важно правильно настроить аппарат. Силу тока, напряжение и диаметр вольфрама требуется подбирать в зависимости от типа материалов и их толщин. Установка вылета стержня из сопла зависит от типа соединения, рекомендуется придерживаться значений 1-2 мм. Но при сварке угловых швов приходится выдвигать больше. Если вольфрам быстро сгорает, нужно уменьшить вылет.

У многофункционального аппарата требуется на передней панели выбрать режим «TIG».

Баланс переменного тока (от +5 до -5) – настраивается при работе с алюминиевыми сплавами. Если варится «чистый» AL, то рекомендуется устанавливать отрицательные значения – подбирать путем экспериментов. В остальных случаях – от 50/50 до положительных цифр.

Опция «Заварка кратера» нужна для плавного угасания дуги после завершения шва. Помогает избежать дефектов. Устанавливается в зависимости от толщины детали. Например, если работа ведется с заготовкой 2 мм, достаточно установить значение 2-3 секунды.

Также необходимо настроить предварительную продувку перед сваркой и задержку отключения газа после отпускания кнопки. Это нужно, чтобы в процессе не появлялись дефекты – ни в начале шва, ни в его окончании. В неостывшем металле (без газовой защиты) могут появляться поры.

Режимы 2Т/4Т – 2Т используются чаще всего: после нажатия кнопки ток подается на электрод, после отпускания прекращает. 4Т – для длительной работы: после нажатия первый раз ток подается, при первом отпускании продолжает подаваться. Для выключения требуется нажать и отпустить кнопку второй раз.

Последовательность примерно одинакова при работе со всеми типами сплавов.

1. Подготовка материалов: требуется тщательно зачистить кромки, сделать скосы под сварку (если металл толстый), обезжирить поверхность ацетоном. Особенно важно подготавливать алюминий – на его поверхности образуется окисная пленка, которая мешает проведению работ.
2. Детали фиксируются зажимами, делается несколько прихваток.
3. Теперь можно проварить все швы.

Особенности процесса:

• зажигание дуги – если поджиг контактный, необходимо зажать кнопку на горелке и коснуться электродом одной из кромок детали. После этого быстро отвести вольфрам на 1-2 мм до возникновения дуги. Если поджиг бесконтактный, то прислонение к металлу не потребуется;
• когда дуга уже горит, следует подвести вольфрам к стыку свариваемых кромок, дождаться образования сварочной ванны (ямки), присадочный материал аккуратно подавать в зону сварки. Допускаются небольшие поперечные колебания электродом. Присадка должна расплавиться и «улечься» в сварочную ванну. После этого нужно двигаться дальше вдоль кромок;
• газ должен свободно обдувать место сварки, но не слишком сильно, чтобы не мешать расплавлению металла.

Справка: тонкие листовые материалы допускается варить без присадки. Для этого требуется устанавливать вольфрамовый электрод под таким углом, чтобы одна из кромок сама наплавлялась на вторую.

Аргонодуговая сварка – сложный процесс, требующий от сварщика внимательности и аккуратности. Соблюдение технологии необходимо для получения качественных и красивых швов.